Hyppää pääsisältöön

Tapetista ratkaisu lisääntyvään energian tarpeeseen

Tulostettavaa aurinkopaneelia rullalla.
Taipuisa aurinkopaneeli voi olla tulevaisuuden sisustuselementti. Tulostettavaa aurinkopaneelia rullalla. Kuva: VTT / Antti Veijola aurinkopaneeli

Esineiden internet voi muuttaa minkä tahansa esineen älyä sisältäväksi. Äly eli sensori tarvitsee pienen määrän sähkövirtaa toimiakseen. Tällä hetkellä sensorien prototyypit toimivat paristoilla. Räjähdysmäisesti kasvavaa sensoriarmeijaa ei ole järkevää ruokkia vaihdettavilla akuilla tai paristoilla.

Sensorien määrän lisääntyminen lisää energian kokonaiskulutusta, mutta eri tavalla kuin olemme tottuneet ajattelemaan. Tämä on ongelma, jota ei ratkaista ydinvoimalla.

- Energian keräämistä on tähän asti tehty pääasiassa isossa mittakaavassa – Hooverin pato oli rakennusaikanaan maailman suurin – mutta kohta meillä on mahdollista kerätä energiaa jokaiselle laitteelle erikseen. Kun sensorit keräävät oman energiansa ympäristöstään, meidän ei tarvitse ajatella sitä lisäyksenä kokonaisenergiakäytössä, sanoo Johannes Koponen, Demos Helsingin ennakointia johtava tutkija.

Vaatteessa tai seinällä oleva kuvio tai logo onkin aurinkopaneeli

Ratkaisu sensorien energiantarpeeseen on esimerkiksi tapetiksi naamioitunut aurinkopaneeli. VTT:llä kehitetään tulostettavaa, taipuisaa aurinkopaneelia. Paneeli on 0,2 mm ohut ja siihen voidaan sisällyttää elektrodi- ja polymeerikerrosten lisäksi myös graafinen kerros, jolloin käyttömahdollisuuksia tulee lisää. Vaatteessa tai seinällä oleva kuvio tai logo onkin aurinkopaneeli, joka antaa virtaa läheisyydessä sijaitsevalle sensorille.

VTT:n tutkijat painoivat testeissään lehdenmuotoisia aurinkokennoja. Yhden lehden aktiivinen pinta-ala on noin kämmenen kokoinen. 200 aurinkokennolehteä sisältää noin neliömetrin verran aktiivista pintaa ja ne tuottavat optimaalisissa olosuhteissa sähkövirtaa 3,2 ampeeria, jonka teho on 10,4 wattia.

- Esimerkiksi halkaisijaltaan 21 cm kokoinen aurinkokenno riittää pitämään lämpötilaa, kosteutta, ilmanpainetta ja valoa aistivan sensorin toiminnassa, kertoo tutkimusryhmän päällikkö Tapio Ritvonen VTT:ltä.

Joustava lasi on parempi kuin muovi

Tulostettavan aurinkopaneelin paksuuteen tuo oman lisänsä molemminpuolinen laminointi, joka suojaa orgaanisia osia kosteudelta ja hapelta. Laminointi ei ole koskaan täydellinen, joten se on heikko lenkki tulostettavan aurinkopaneelin kestävyydessä.

- Taipuisaan kalvoon voi käytössä syntyä mikromurtumia. Toinen vuotokohta on laminoinnin sivut. Tällä hetkellä tulostettavien paneelien käyttöikä on sisätiloissa pisimmillään viisi vuotta ja ulkona sään armoilla noin puolitoista vuotta, sanoo Tapio Ritvonen.

Taipuisan aurinkopaneelin käyttöikä on pisimmillään viisi vuotta.

Kosteus ja happi eivät läpäise lasia. Tulevaisuudessa voi olla mahdollista käyttää polymeerisuojakalvojen sijaan taipuisaa lasia. Sitä ei ehkä voisi käyttää vaatteissa, mutta älyvaatteen käyttöikä tuskin on muutenkaan useita vuosia. Joustava lasi on saatu jo riittävän ohueksi, jopa 25 mikrometriin. Ohuuden puolesta sitä pystyttäisiin käyttämään tulostettavien aurinkopaneeleiden suojamateriaalina.

Tiedonsiirto tapetille

VTT:llä on tutkittu alustavasti myös tulostettavan aurinkopaneelin tiedonsiirtomahdollisuuksia. Led-valon voi pulssittaa, jolloin se voi välittää dataa.
- Aurinkopaneelin datanvastaanottokyky on kaukana valokuidun nopeudesta, mutta se kykenee vastaanottamaan yksinkertaisia käskytyyppisiä viestejä, kuten valon päälle laittaminen tai jonkun kytkimen kääntäminen toiseen asentoon, visioi Tapio Ritvonen.

Kommentit

Lue myös - yle.fi:stä poimittua